배경: 이번 연구의 목적은 체내이식형 양심실 보조장치의 개발을 위한 안전하고 간편한 동물실험 모델을 확립하는 것이며 이동작동형 완전 인공심장의 양심실 보조장치로의 사용 가능성을 알아보는 것이다. 대상 및 방법: 7마리의 Corridale 양을 대상으로 실험하였다. 5번째 늑간극을 통하여 좌측 개흉술을 시행하고 좌측 유출로 캐뉼라는 하행 대동맥에 Dacron graft을 사용하여 연결하였고 유입로 캐뉼라는 좌심방에 삽입하였다. 우측 유출로 캐뉼라는 하행 대동맥과 같은 방법으로 주폐동맥에 연결하였으며 유입로 캐뉼라는 혜동맥을 하방으로 젖혀 우심방이를 노출시킨 다음 우심방이에 삽입하였다. 4마리에 있어서는 양심실 보조장치를 전복막강(preperitoneal space)에 위치시켰으며 2마리에 촤측흉강 내에, 1마리에서는 외부에 위치시켰다. aPTT는 수술전 aPTT의 2∼2.5배로 맞추어 주었다 결과: 수술중 또는 수술직후 사망한 경우는 없었으며 7마리 모두 인공호흡기 이탈이 가능하였고 스스로 기립하고 음식물 섭취도 가능하였다. 1마리는 술후 2일째 혈전 색전증 및 인공호흡기 작동 잘못으로 사망하였으며 2마리의 겨우는 술후 2일째 각각 양심실 보조장치의 작동 잘못 및 호흡부전으로 사망하였고, 3마리의 경우는 술후 4일째 혈전색전증으로 인한 급성신부전 및 호흡부전 등으로 사망하였다. 1마리에 있어서는 28일간 생존하였으며 양심실 보조장치의 구동 장치에 연결된 라인의 마로로 인해 양심실 보조장치의 작동이 정지되었으나 바로 양심실 보조장치를 제거하고 살릴 수 있었다. 모든 경우에 있는 캐뉼라를 삽입하고 양심실 보조장치를 작동시키는데 큰 어려움이 없었다. 7마리 중 4마리에서 혈전이 발견되었으며 특히 판막을 연결한 부위에 혈전생성이 많았다. 그러나 캐뉼라에는 혈전생성이 없었다. 결론: 양에 있어서 좌측 개흉술 및 전복막강 공간에 양심실 보조장치를 위치시키는 이번 동물실험 모델은 체내 이식형 양심실 보조장치 개발을 위한 좋은 동물실험 모델이라고 생각된다. 또한 디동 작동기형 완전 인공심장의 혈전생성을 억제할수 있는 방법들의 연구개발이 지속된다면 장기간의 체내 이식형 양심실 보조장치로 사용할 수 있을 것으로 생각된다.
심장이식시에 가교 역할을 담당하거나 수술 후 심부전에 빠진 심장을 보조할 공압식 심실보조장치를 개발하여 동물실험을 시행하였다. 실험 에 이용한 심실보조장치는 소아용과 성 인용의 두 가지 종류로서 박동장이 각각 34cc와 70cc이다. 심실 재료는 폴리우레탄으로 제작하여 항혈전성을 높였다. 총 10마리의 동물실험을 시행하였다. 심실보조장치의 혈액펌프는 좌심방과 대동맥에 연결관을 이용하여 이식하였다. 심실보조장치의 평균 박출량은 펌프 박동수가 60회일 때 성 인의 경우 2.38 L/min였고 소아용의 경우 0.41 L/min였다. 생존시간은 최고 26시간이었다. 가장 큰 합병증은 출혈이었고 주 사망원인은 심부전 및 폐부전이었다. 심실보조장치 자체 에 대한 결함때문에 일어난 실패는 없었다. 현재까지의 실험 결과를 토대로 심실보조장치를 발전시키면 임상에서도 사용 가능할 것으로 보인다.
심실보조장치(ventricular assist device, VAD)는 그 특성상 손상된 자연심장의 기능을 보조하기 위해서 사용된다. 따라서, 심실보조장치의 제어 알고리즘을 고려할 때에는 가능한 한 자연심장에 걸리는 부하를 최소한으로 줄여주는 것이 중요하다. 이처럼 자연심장에 걸리는 부하를 줄여주기 위해 가장 일반적으로 사용되는 제어 방식이 바로 자연심장과 심실보조장치 상호간의 동시 박출을 방지하는 counterpulsation 제어 방식이다. 실제로 Nanas[1][2] 등은 동물실험을 통해 좌심실이 손상된 상황에서 counterpulsation 장cl가 혈류역학적으로 어떠한 영향을 미치는가를 연구하였다 본 연구에서는, 현재 서울대학교 인공심장연구실과 (주)바이오메드랩에서 공동으로 개발 중인 이동작동기형 심실보조장치 (AnyHeart/ sup TM/)에 사용할 수 있는 counterpulsation 제어 알고리즘을 개발하고. 개발된 알고리즘을 실제 동물 실험에 적용하기에 앞서 모의순환장치를 이용하여 개발된 알고리즘의 효용성을 검증하여 보았다. 자연심장의 박출 상태를 실시간으로 파악하기 위해 심전도(electrocardiogram, ECG) 신호를 입력으로 받아들여 제어를 수행하는 방식을 채택하였으며, 모의순환장치에서의 실험 결과 심실보조장치와 자연심장 간의 동시 박출 방지 효과가 정상적으로 일어남을 확인할 수 있었다.
전자장(EMF)에 의한 생체영향에 관한 연구에 있어서 사람에게 직접 실험하는 것은 윤리적으로나 객관적으로 제한점이 많다. 따라서 생체에 대한 유무해성을 파악하기 위해 in vitro 나 인강과 유사한 동물실험을 통해 그 영향을 조사하고 그 결과를 생체와 연관지어 예측하는 것은 기본 단계이다. 본 연구에서는 세포 및 동물실험을 위한 직류 및 교류(ELF) 자기장 발생장치를 헬름홀츠 코일과 솔레노이드 코일을 이용하여 구성하였으며, 실험시 중요한 자계의 균일도를 각각 비교하였다. 또한 발생자계의 패턴을 DC, 정현파, 구형파, 삼각파, 펄스 형태로 변화 시 킬수 있도록 컨드롤러를 내장시켰다. 발생 자계의 크기는 직류에서 최대 100 Gauss(10mT), 60Hz 정현파에 대해서는 최대 Gauss(2mT)의 출력이 가능하도록 설계하였다.
대학, 기업 및 국 공립 출연 연구소의 연구 활동 종사자는 학술적 연구 및 신기술, 신물질의 개발을 통해 우리나라 과학기술 발전에 크게 기여하고 있다. 그러나 이와 더불어 각종 안전사고에 노출되어 있는 것도 사실이다. 즉, 실험실은 대부분의 작업장 보다 더욱 많은 화재, 폭발 등의 위험에 항상 노출되어 있다. 이는 일반적인 작업장과는 다르게 실험이 종료되면 기존 실험 장치를 철거하고 신규로 다른 실험장치가 설치되기 때문이다. 연구실험실에서 발생한 사고 원인을 분석해 보면, 실험실 기능의 불비, 설비 및 유지관리의 불충분, 실험공간의 협소, 실험 작업 안전에 대한 배려부족, 안전전문가의 부족과 교육훈련체제의 미흡 등을 지적할 수 있으며, 이와 같은 빈번한 사고발생은 우수한 연구 활동 종사자의 연구 의욕을 떨어뜨리고, 건강과 생명에 위협을 느끼게 하고 있다. 본 연구에서는 기존의 실험실 안전관리 체크리스트들을 검토하고, 안전관련 분야에서 사용되고 있는 심의 체크리스트를 조사하여, 대학 및 연구기관 등의 바이오실험실에 사용할 수 있는 표준 체크리스트를 개발하고자 한다. 현재 개발된 바이오 분야 체크리스트는 "연구실험실 공통 체크리스트"에 기반하여 바이오 분야에서 중점 평가할 항목을 심화시켜 구성하였다. 바이오 분야에서 주로 이루어지는 생물 실험 및 동물해부 실험시 안전을 위해 반드시 점검해야 할 총 8개의 세부 점검 항목을 제시하였으며, 실험동물 관리 및 사육실 출입시 안전을 위해 점검해야 할 총 11개의 세부 점검 항목을 제시하였고, 세포, 조직 배양 실험 및 유전자 조작 실험시 안전을 위해 점검해야 할 총 5개의 세부 점검 항목을 제시하였다. 또한 미생물 취급시 안전을 위해 점검해야 할 총 19개의 세부 점검 항목을 제시하였으며, 세균 취급시 안전을 위해 점검해야할 총 8개의 세부 점검 항목을 제시하였고 마지막으로, 바이러스 취급시 안전을 위해 점검해야할 총 5개의 세부 점검 항목을 제시하였다. 실험실 안전은 연구종사자의 올바른 안전의식, 연구관련 부서의 체계적 지원 및 실험실 안전 관련 법령의 완비가 뒷받침 되었을 때 비로소 가능한 일이다. 따라서, 본 연구에서 얻어진 체크 리스트가 이에 기여할 것이라 사료되며, 추후 분야별 실험실 안전관리 실태조사의 지침서로 활용되는데 목적이 있다.
본 논문에서는 이동통신 주파수 대역인 PCS와 셀룰러 대역(PCS: 1,762.5 MHz, 셀룰러: 848.5 MHz)에서 전자파의 인체 영향 규명을 위해 동물 실험용 국부 노출 장치를 설계, 제작하였다. 제작된 노출 장치는 카루셀 형의 마우스용 국부 노출 장치로서 40마리의 마우스를 동시에 노출시킬 수 있으며, 피 실험체인 마우스에 스트레스가 없도록 조명, 환기, 소음 등 환경 조건을 적절히 고려하여 제작되었다. 노출 장치의 노출량 측정을 위해 온도 프로브를 이용한 SAR측정을 수행하였다. 마우스 카데바와 고체 팬텀의 머리 부분 내부의 3점에 대해 측정하였으며, 실제로 장기간의 노출에 이용되는 조건에서 시뮬레이션 결과와 잘 일치함을 확인하였다. 현재 제작된 노출 장치는 실제 마우스의 장기 노출 실험에 사용되고 있다.
오존화 올리브 오일은 피부 질환에 우수한 치료 효과가 있어, 오존을 활용한 화장품 제조 기술의 개발이 시도되고 있다. 오존은 인체에 유해한 요소가 있어 오존화 올리브 오일을 화장품 원료용으로 제조하기 위해서는 별도의 시설이 준비되어야 한다. 본 연구에서 개발된 제조 장치는 생산에 투입된 작업자의 안전이 확보된 상태에서 화장품 제조에 최적화된 공정으로 설계 되었다. 구현된 장치로부터 제조된 오존화 올리브유의 검증을 위해 동물실험을 대상을 한 독성시험을 진행하였고 Rabbit에 대한 오존화 오일(고농도)을 Rabbit의 등 부위에 24시간 동안 도포한 후 사망률, 일반증상 및 피부 자극평가를 수행하였다. 실험 결과 일정 시간 후 시험 물질 처치부위를 평가한 결과, 모든 동물에서 피부자극이 관찰되지 않음이 확인되어 오존화 오일의 생산공정의 안전성과 생성물의 안전성을 확인 할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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